[发明专利]一种期望轨迹信号攻击下的无人机安全控制方法

权利要求书

1.一种期望轨迹信号攻击下的无人机安全控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，对注入到期望轨迹信号中的虚假信息按特性进行分类建模；

第二步，通过分析期望轨迹信号作用到无人机控制通道中的传递机理，建立虚假信息注入攻击影响下的无人机控制系统模型；

第三步，根据作用到无人机控制通道中虚假信息的模型特征，分别设计攻击观测器，对虚假信息进行估计，并求解观测器增益；

第四步，根据攻击观测器输出值，设计复合期望轨迹信号；

所述第一步具体实现如下：

无人机期望轨迹信号在通过通信链路传输过程中，受到攻击者发动的虚假信息注入攻击时，无人机接收到的被攻击的期望轨迹信号p_a描述为p_a＝p_d+x_a+γ_a；其中p_d表示期望的期望轨迹信号，χ_a和γ_a分别表示可建模未知攻击及偏置攻击，其攻击模型由如下外部模型描述：

其中，ω_a为外部模型∑₁的状态，为ω_a的一阶时间导数，系数矩阵V_a为适维已知常值矩阵，ω₀为已知常数；γ_∞表示偏置攻击稳态值，为γ_a的一阶时间导数，为已知常数；

所述第二步具体实现如下：

为了实现无人机的稳定控制，设计如下标称控制器：

其中，e_p＝p_d-p表示无人机位置状态p＝[p_x，p_y，p_z]^T与期望轨迹信号p_d之间的误差，p_x，p_y，p_z分别表示无人机在x，y，z方向的位置状态，m表示无人机的质量，G＝[0，0，mg]^T，g表示重力加速度，K_p和K_v表示控制器增益；表示期望轨迹的二阶导数，表示无人机速度状态v与期望速度之间的误差；期望轨迹信号受攻击后，攻击影响下的控制器表示为：

其中，表示映射在控制器的攻击影响，偏置攻击影响和可建模未知攻击影响可以表示为：

其中，为χ_a的一阶时间导数，和分别表示γ_a和x_a的二阶时间导数，分别表示偏置攻击在x，y，z方向的影响，分别表示可建模未知攻击在x，y，z方向的影响；

结合外部模型∑₁和攻击影响∑₃，可建模未知攻击影响重新表示为：

其中，Θ＝m(K_pV_a+K_vV_aW_a+V_aW_a²)，偏置攻击影响满足：

其中||·||表示·的范数；

攻击影响下的无人机控制系统模型表示为：

其中，v＝[v_x，v_y，v_z]^T表示无人机速度状态；v_x，v_y，v_z分别表示无人机在x，y，z三个方向的速度分量，和分别表示p和v的一阶时间导数。